转动振动机及使用转动振动机的振动式运送装置

技术领域

本发明涉及转动振动机及使用转动振动机的振动式运送装置，尤其涉及转动振动机的驱动机构。

背景技术

一般情况下，在设有螺旋状的径迹的碗式部件喂送器等的振动式运送装置中，使用用来使碗式运送体在切线方向进行振动的转动振动机。该转动振动机具有通过板簧等弹性地支撑在基座上的振动盘，该振动盘通过电磁驱动体或压电驱动体在绕轴线的切线方向起振。近年，大量见到把支撑在基座上的压电驱动体通过板簧等弹性部件与上述振动盘连接，通过压电驱动体的挠性振动使振动盘在切线方向进行振动的构造。

作为上述使用压电驱动体的转动振动机，例如有下述专利文献1～3所记载的。这些转动振动机具有这样的构造，即，固定在基座上的中心侧的压电驱动体向径向外周侧延伸，该压电驱动体的外周部与弹性部件连接，该弹性部件连接固定在振动盘的外周部。这样的压电驱动体延伸到径向外周侧而成的卧式的转动振动机中，可以使振动盘在切线方向效率良好地振动，而且，具有可以降低高度而使转动振动机紧凑地构成这样的优点。

专利文献1：日本特开昭62-201710号公报

专利文献2：日本特开2007-161454号公报

专利文献3：日本特开2008-265967号公报

发明内容

但是，近年来，要求进一步提高部件的运送速度，因而，压电驱动体的驱动频率变高而且振幅增大，所以，对压电驱动体的驱动负荷大，压电驱动体耐久性出现问题。进而，在上述卧式的转动振动机中，在把振动式运送装置的例如碗式运送体固定在振动盘上的状态下进行动作，但是，如上述那样要求高频率且振幅大，所以，当使转动振动机持续动作时，有时会在振动盘与运送体之间产生间隙，或使振动盘与运送体间产生的噪音变大。

本发明可解决上述问题，能对应近年来的高速运送的要求实现高效率并且耐久性高的转动振动机。

鉴于该实际情况，本发明的发明人经锐意研究的结果，发现了以下几点。即，在压电驱动体和弹性部件从基座的中心侧向外周侧沿径向延伸的形式的转动振动机中，由于实际上通过压电驱动体的挠曲变形使振动盘沿切线方向振动，所以，不是使由压电驱动体和弹性部件构成的起振机构与振动盘的连接点在基座的中心周围进行振动，而是使其以从基座的中心向径向外侧错开的位置(例如压电驱动体的径向的中间位置)为中心进行振动。因此，会因起振机构的振动状态与振动盘的振动状态的偏移而产生驱动力的损失。另外，在产生切线方向的往复振动时，压电驱动体从振动盘受到径向的拉伸应力，振动盘从起振机构向径向内侧受到压缩应力，所以，会因上述应力而使压电驱动体的耐久性降低产生破损，或由于在振动盘的刚性降低的场合振动盘发生变形，而随着时间推移在振动盘与运送体的固定面上产生间隙、使振动盘与运送体间产生噪音。

为了解决上述几点问题，本发明阐释的机构为，一种转动振动机，所述转动振动机具有：基座、配置在该基座上方的振动盘、具有直接或间接地与该基座连接着的内周部且从该内周部向径向外侧延伸的压电驱动体、和连接在该压电驱动体的外周部与所述振动盘间的弹性部件，其特征在于：所述弹性部件，是在从与所述压电驱动体的外周部侧连接着的内周侧连接部到与所述振动盘侧连接着的外周侧连接部的范围内沿径向延伸并具有沿切线方向弯曲的形状的板状件。根据本发明，弹性部件是沿径向延伸并向切线方向弯曲的形状的板状件，由此，该弹性部件能够在改变切线方向的弯曲形状的状态下在径向上容易地进行伸缩。因此，能够减轻上述起振机构的切线方向的振动状态的中心点与基座和振动盘的中心不一致所造成的、在动作时施加在压电驱动体和振动盘上的径向的应力。所以，由于可以减轻压电驱动体受到的驱动负荷，而可以提高压电驱动体的耐久性，并可以抑制振动盘的变形。

在本发明的一个方式中，在所述弹性部件中，所述内周侧连接部和所述外周侧连接部一起沿径向延伸，在所述内周侧连接部与外周侧连接部间，设有沿径向延伸之后向切线方向一侧弯曲，然后向切线方向相反侧弯曲后再次沿径向延伸的中间弯曲部。由此，由于内周侧连接部和外周侧连接部在径向延伸，而可以把压电驱动体产生的驱动力相对于振动盘向与径向正交的切线方向正确地施加，因而可以使振动盘更为有效地振动。另外，由于中间弯曲部由向切线方向一侧弯曲之后向切线方向相反侧弯曲的简单形状构成，因而振动的传递效率并不怎么降低就可以获得径向的伸缩性。

在本发明的另一方式中，所述压电驱动体的外周部和所述弹性部件的内周侧连接部在沿切线方向重合的状态下被固定，所述弹性部件的所述外周侧连接部，通过向所述切线方向弯曲的形状，被配置在比所述内周侧连接部更靠切线方向观察时的所述压电驱动体那一侧。由此，压电驱动体的外周部和弹性部件的内周侧连接部以在切线方向重合的状态被连接，而使切线方向的位置偏移能够借助弹性部件的弯曲了的形状而向被降低的方向得以修正，因而，整体上由压电驱动体和弹性部件构成的驱动机构的延伸方向可以被设定为从径向偏移较少的状态，所以可以有效地把驱动力传递到振动盘。

在该场合，优选为，所述弹性部件的外周侧连接部在所述压电驱动体的延长线上沿径向延伸。由此，可以把压电驱动体产生的驱动力确实且有效地向与径向正交的切线方向传递到振动盘。

本发明的另一方式中，所述弹性部件设有在上下两侧分别构成为凹曲线状的外缘。由此，弹性部件的上下两例的外缘被构成为凹曲线形状，因而，不仅可以提高弹性部件的扭转方向的挠性，而且，可以通过中央部分变低的刚性率分布把施加在弹性部件的上下两侧的外缘的应力沿曲线向径向分散。因此，即使压电驱动体的挠曲变形使弹性部件向切线方向振动时，振动盘的重心处于上方而在弹性部件上施加扭转应力，也可以通过弹性部件整体向扭转方向变形而在弹性部件的径向的全长将应力分散、阻止。因此，例如在被固定在压电驱动体的外周部的弹性部件的内周侧连接部的边界部位或被固定在振动盘上的弹性部件的外周侧连接部的边界部位等处，可以防止局部应力集中造成的损伤。

在本发明的另一方式中，所述压电驱动体的内周部，被固定在设有抵接固定在所述基座上并沿径向延伸的固定面区域的安装固定部件的内周侧端部。由此，通过把在径向延伸的固定面区域抵接固定在基座上，能够以高的固定强度把安装固定部件安装在基座上，而且，通过把压电驱动体的内周部固定在该安装固定部件的内周侧端部，可以使压电驱动体的内周部接近振动盘的中心。

继而，本发明的振动式运送装置的特征是，具有上述任一项记载的转动振动机，和设有固定在所述振动盘上并沿切线方向延伸的螺旋状的运送路径的运送体。

根据本发明，可以取得能应对近年来的高速运送的要求、以高效率并且以高的耐久性实现转动振动机这样的优异的效果。

附图说明

图1是表示转动振动机的实施方式的外观的简要轴测图。

图2是表示图1的实施方式的把振动盘拆除后的状态的简要俯视图。

图3是图1的实施方式的纵截面图。

图4是图1的实施方式的侧面图。

图5是图1的实施方式的起振机构的俯视图。

图6是图1的实施方式的弹性部件的俯视图(a)和侧面图(b)。

图7是表示图1的实施方式的设有转动振动机的振动式运送装置的侧面图。

图8是图7所示振动式运送装置的俯视图。

附图标记说明

10  转动振动机

10x 轴线

11  基座

11a 上面

12  振动盘

12a 被连接部

12s 支撑面

13  起振机构

14  压电驱动体

14a 内周部

14b 外周部

14y 延长线

15  弹性部件

15a 内周侧连接部

15b 外周侧连接部

15c 中间弯曲部

15d、15e 外缘

16  安装固定部件

16a 内周端部

16s 固定区域

4  振动式运送装置

42 运送体

42a 运送路径

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施方式。

(转动振动机)

图1是表示本发明涉及的转动振动机的实施方式的外观的简要轴测图，图2是表示把该转动振动机的振动盘拆下之后的状态的简要俯视图，图3是该转动振动机的纵截面图(图2的B-B线截面图)，图4是该转动振动机的侧面图。

本实施方式的转动振动机10设有：基座11、支撑在该基座11上方的圆盘状的振动盘12、和起振机构13，该起振机构13配置在基座11与振动盘12间，支撑振动盘12并使振动盘12向切线方向，即绕转动振动机10的轴线10x(也是振动盘12的轴线)进行转动的方向振动。起振机构13在图示的例子中在上述轴线10x周围设有多个(图示的例子中为3个)。多个起振机构13在轴线10x的周围按相等间隔设置着。基座11通过橡胶或弹簧等防振部件10b支撑在设置台10a上。

起振机构13整体上被形成为在以上述轴线10x为中心的径向上延伸的形状。起振机构13设有从径向内周侧向外周侧延伸的板状的压电驱动体14，和连接固定在该压电驱动体14上的板状的弹性部件(板簧)15。压电驱动体14的内周部14a通过安装固定部件16固定在基座11的上面11a。

安装固定部件16具有从径向内周侧向外周侧延伸的固定区域16s，该固定区域16s的底面在与基座11的上面11a抵接的状态下通过螺栓17等的适当的固定机构被固定在基座11上。安装固定部件16的内周端部16a从固定区域16s的内周部向侧方突出，由此使安装固定部件16整体上具有L字形的平面形状。内周端部16a被固定在上述压电驱动体14的内周部14a。压电驱动体14与安装固定部件16如图示那样通过垫圈、螺栓被固定。内周端部16a与内周部14a的抵接固定面，成为朝着与上述径向正交的切线方向的面。

压电驱动体14是把压电驱动元件紧贴在垫板(シム板)等弹性金属板的表面，采用分别把压电驱动元件设置在弹性金属板的表背两面上的成倍表面几何形状(バイモルフ)型、或仅仅把压电驱动元件设置在单面上的单一表面几何形状(ユニモルフ)型。压电驱动体14整体上被构成为板状，其宽度方向基本上沿着上下方向，即连接基座11与振动盘12的方向，以在径向延伸的姿态被设置着。但是，为了用后述的球形的运送体把部件沿螺旋状的轨迹进行运送，必须使振动盘12在轴线10x周围向斜上方进行振动，因而，压电驱动体14的宽度方向不是完全垂直的方向，而是向斜上方倾斜。

压电驱动体14的外周部14b被固定在弹性部件15的内周侧连接部15a。外周部14b和内周侧连接部15a在重合在切线方向上的状态下被垫圈、螺栓、螺母等固定。弹性部件15的外周侧连接部15b，通过垫圈、螺栓等固定在在振动盘12的外周部向下方突出设置着的突起状的被连接部12a上。该被连接部12a被配置成与设于基座11的外周壁部的凹状的开口部11b的内部不接触的状态。

弹性部件15由一体的弹性金属材料构成，整体上形成为板状。在该弹性部件15中，与压电驱动体14的外周部14b连接着的内周侧连接部15a和固定在振动盘12上的外周侧连接部15b都处于向径向延伸的姿态。而且，本实施方式中，在内周侧连接部15a与外周侧连接部15b间设有中间弯曲部15c。该中间弯曲部15c是具有在从径向偏离的状态下向切线方向弯曲的形状的部分。本实施方式中，通过使用具有中间弯曲部15c的弹性部件15，使起振机构13在径向的伸缩容易进行。

图示的例子中的中间弯曲部15c的形状为，与内周侧连接部15a同样地原样向径向延伸后向切线方向的一侧(图2中的顺时针方向)弯曲，然后，向切线方向的相反侧(图2中的逆时针方向)弯曲并再次向径向延伸的S字形的形状。由于内周侧连接部15a和外周侧连接部15b如上述那样都在径向延伸，因而，压电驱动体14和振动盘12间的驱动力的传递在切线方向上进行，因此，可以把压电驱动体14的驱动力效率良好地传递到振动盘12上。

弹性部件15不限于上述的弯曲形状，例如，也可以是L字形、U字形、V字形、曲轴状等，只要是通过改变弯曲形状而使径向的伸缩成为可能的方式即可，可以为任何弯曲形状。在这些场合下，内周侧连接部15a与外周侧连接部15b都不在径向上延伸也是可以的。

上述压电驱动体14和弹性部件15构成的起振机构13，被安装成在平面上朝着切线方向的姿态，但又是相对于水平方向具有倾斜角θ(参照图4)的倾斜姿态。即，压电驱动体14和弹性部件15的板面形成朝着切线方向斜上方的姿态。上述倾斜角θ使振动盘12的振动方向S相对于水平的切线方向朝向斜上方，基于所述振动方向S，把后述的运送体上的部件在朝着沿振动方向S的切线方向斜上方的方向上进行运送。倾斜角θ通常在5～20度的范围内，但是对应所要求的运送特性被适当进行设定。

图5为上述起振机构13和安装固定部件16的俯视图。在基座11上，由压电驱动体14和弹性部件15构成的起振机构13与安装固定部件16并排(最好为平行，但是，不是严密的平行也是可以的)，而且沿径向R延伸。在起振机构13与安装固定部件16之间，由安装固定部件16的内周端部16a的突出量设置成间隔。

压电驱动体14的外周部14b和弹性部件15的内周侧连接部15a在与切线方向T重合的状态下被固定。因此，弹性部件15的内周侧连接部15a被配置在从自压电驱动体14沿径向R延伸的延长线14y向切线方向T的图示逆时针方向偏移的位置。图示的例子中，延长线14y为穿过轴线10x沿径向延伸的直线。另一方面，弹性部件15的外周侧连接部15b，通过上述中间弯曲部15c被配置在比上述内周侧连接部15a偏向图中切线方向T的顺时针方向的位置，即被配置在向压电驱动体14侧偏移的位置。其结果，在图示的例子中，外周侧连接部15b在压电驱动体14的上述延长线14y上沿径向R延伸。

这样，把压电驱动体14的外周部14b与弹性部件15的内周侧连接部15a在沿切线方向T重合的状态下固定而产生的切线方向T的位置偏移，可以借助弹性部件15的中间弯曲部15c的弯曲来进行修正，因此，可以避免外周侧连接部15b相对于压电驱动体14的延长线14y较大地歪向一旁，在图示的例子中，外周侧连接部15b被配置在延长线14y上。因此，起振机构13整体上能正确地沿径向R延伸，因而可以将振动盘12效率良好地在切线方向T进行驱动。

图6(a)为弹性部件15的俯视图，图6(b)为弹性部件15的侧面图。在此，上述内周侧连接部15a被构成为平板状，形成有用来插通螺栓的贯通孔15t。另外，上述外周侧连接部15b也被形成为平板状，形成有用来插通螺栓的贯通孔15u。内周侧连接部15a和外周侧连接部15b都构成为沿宽度方向(图中的上下方向)延长的带状。图示的例子中，对应于压电驱动体14的外周部14b的宽度，和振动盘12的被连接部12a的上下宽度，把内周侧连接部15a的宽度构成得比外周侧连接部15b的宽度大。

中间弯曲部15c具有如上述那样向切线方向弯曲的形状，从宽度方向观察时，宽度方向两侧(图示的上下侧)的外缘15d、15e分别被形成为凹曲线状(凹圆弧状)，由此被构成为，宽度比内周侧连接部15a和外周侧连接部15b的都狭窄。而且，由这些凹曲线状的外缘15d、15e使弹性部件15的径向的刚性率(剪切弹性系数)的分布，在径向中央部最小，并随着朝向内周侧连接部15a和外周侧连接部15b而渐渐变大。

通过上述那样的刚性率的径向分布，可以有效避免弹性部件15从压电驱动体14和振动盘12受到的扭转方向的应力，被集中作用到上述内周侧连接部15a与中间弯曲部15c的边界线15ac(例如，与用于和压电驱动体14的连接固定部的垫圈的端缘相抵接的部分)、上述外周侧连接部15b与中间弯曲部15c的边界线15bc(例如，与用于和振动盘12的连接固定部的垫圈的端缘相抵接的部分)。上述扭转方向的应力，是固定着沿径向延伸的起振机构13的基座11的重心被配置在下方、起振机构13驱动的振动盘12的重心被配置在上方的结构所必然会产生的。

即，例如，在弹性部件15的宽度沿径向固定不变的情况下，当受到上述扭转方向的应力时，有时会在上述边界线15ac、15bc上产生应力集中而在这些边界线的宽度方向端部产生裂纹、磨耗等的损伤。但是，本实施方式中，中间弯曲部15c处被构成为，宽度随着从边界线15ac、15bc脱离并朝向径向的中间位置而变窄、降低刚性率，因此，由上述扭转方向的应力产生的变形量随着从边界线15ac、15bc脱离而增大。因此，可以通过弹性部件15的径向的整体变形承受上述扭转方向的应力，所以，难以因应力集中而造成损伤等。另外，由于弹性部件15的外缘15d、15e被形成为凹曲线状，所以进一步提高了上述扭转方向的应力沿外缘的分散性。

虽然上述凹曲线状的外缘15d、15e使中间弯曲部15c的中间部位的切线方向的刚性降低，但是，所述刚性的降低，借助上述中间弯曲部15c朝切线方向的弯曲形状而被抑制。因此，本实施方式中，具有不仅能抑制弹性部件15的切线方向的刚性降低、而且可以享受由上述凹曲线状的外缘形状产生的效果这样的优点。

本实施方式中，如上述那样，弹性部件15在切线方向弯曲，从而容易在径向进行伸缩，因此，可以吸收因起振机构13的振动状态不是以轴线10x为中心进行往复转动运动而在起振机构13与振动盘12之间产生的径向的应力。

即，只要是起振机构13的外周部的振动状态是以轴线10x为中心进行往复转动运动，就不会产生上述的应力，然而实际问题是，物理方法上来讲，把起振器13的内周端配置在轴线10x上是极为困难的，而且，即便可以把该内周端配置在轴线10x上，实际上上述振动状态可以通过压电驱动体14产生挠曲振动而获得，因而，在多数场合下，该振动状态的中心点会到压电驱动体的径向的中间位置。因此，不管怎样，弹性部件15的外周侧连接部15b的振动状态的半径，小于振动盘12的被连接部12a与轴线10x的距离，所以，弹性部件15的切线方向的振幅越大、起振机构13与振动盘12间产生的径向应力也就越大。

上述应力，使赋予压电驱动体14的径向的应力负荷增大，成为压电驱动体14破损的起因并降低了耐久性。而且，会在振动盘12上招致应力变形，例如，使对后述的运送体进行支撑固定的振动盘12的支撑面12s变形。所述支撑面12s的变形，会使运送体扭歪，而且，在运送体与振动盘12间产生间隙而降低振动效率，进而，使来自二者的抵接部分的噪音增大。

本实施方式中，通过使上述弹性部件15具有弯曲形状，从而可以减轻上述径向的应力，因而，可以减少施加在压电驱动体14上的径向的应力负荷和振动盘12的变形。因此，可以实现防止压电驱动体14的破损、提高耐久性、振动盘12的轻量化、防噪音、减少运送体的扭歪、提高从振动盘向运送体的振动传递效率等。

下面，参照图7和图8说明本发明涉及的振动式运送装置的实施方式。图7是表示本发明涉及的振动式运送装置的一个实施例的简要侧面图，图8是同一装置的简要俯视图。振动式运送装置4是所谓的碗式部件喂送器，配置在支撑座3上，该支撑座支撑在设置座1上并与设置座1之间在多个部位夹着螺旋弹簧等防振部件2。在支撑座3上设置上述转动振动机10，碗式的运送体42被固定在该转动振动机10的上述振动盘12上。在运送体42的研钵(すり鉢)状的内部形成有容量收容部件的底部42a，和从所述底部42a呈螺旋状逐渐朝向上方的运送路径(径迹)42b。所述运送路径42b最终到达运送体42的外周上部，被构成为，在其前端部42c把部件转移到另行配置在支撑座3上的另外的振动式运送装置5的运送路径52a上。

上述另外的振动式运送装置5为所谓的直线式部件喂送器，设有：设置在支撑座3上的起振机构51，和支撑在该起振机构51上具有直线状的运送路径52a的运送体52。另外，在该振动式运送装置5的侧方设有另外的振动式运送装置6，该振动式运送装置6具有运送体62，该运送体62在与上述相同的起振机构上设有直线状的回收路径62a。该振动式运送装置6接受沿上述运送路径52a向图示右侧运送的部件中的、从设置在运送路径52a的中途的部件排除部被排除的未处于正规姿势的部件或不良品，在回收路径62a内向与运送路径52a相反的方向即图示的左侧运送，向上述振动式运送装置4的运送体42的内部的部件接受部42d返回。

振动式运送装置4通过螺栓43等在转动振动机10的振动盘12上固定运送体42。而且，当振动盘12如上述那样向切线方向振动时，运送体42与振动盘12一体地向切线方向振动。此时，本实施方式中，减小了施加在振动盘12上的径向的应力，因而，对于运送体42也一样，防止了运送体42产生扭歪。而且，在因上述应力而使振动盘12的支撑面12s变形的情况下，存在着在振动盘12与运送体42间产生间隙而造成不需要的振动或增大噪音的可能性，但是，由于在本实施方式中可以对支撑面12s的变形加以抑制，所以，可以降低不需要的振动、噪音。

本发明的转动振动机及振动式运送装置，不限于上述的图示的例子，在不脱离本发明主旨的范围内当然可以进行各种改变。例如，上述实施方式中，基座11与压电驱动体14通过安装固定部件16间接地连接固定，但是基座11与压电驱动体14也可以直接连接固定。另外，上述实施方式中，压电驱动体14与弹性部件15直接连接固定，但是，也可以在它们之间夹装某部件将它们连接固定。进而，上述实施方式中，弹性部件15与振动盘12直接连接固定，但是也可以在它们间夹装某部件将它们连接固定。